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* CENTRO UNIVERSITÁRIO LUTERANO DE PALMAS – CEULP/ ULBRA ENGENHARIA DE MINAS DISCIPLINA INTRODUÇÃO A ENGENHARIA DE MINAS PROFESSOR: JOSÉ CLEUTON BATISTA * Atuação Professional A profissão de Engenharia de Minas foi regulamentada originalmente pelo Decreto N.º 3.569/33 e possui um campo de atuação bastante amplo, envolvendo toda a tecnologia mineral. As atribuições se relacionam com as áreas de prospecção, exploração, lavra e tratamento de minérios. No Brasil, bem como em outros países, o Engenheiro de Minas deve ser capaz de trabalhar em qualquer uma dessas áreas. O campo de atuação profissional abrange empresas mineradoras, centros de pesquisa científica e/ou tecnológica, empresas de consultoria, engenharia e prestação de serviços e instituições de ensino. * INTRODUÇÃO No curso básico, o aluno estuda matemática, química, física e computação. A formação específica inclui geologia, mineralogia, topografia, transporte em mineração, lavra, geomecânica, perfuração e desmonte de rochas, engenharia ambiental para a mineração etc. Estuda-se também economia, conhecimento que ajudará o profissional a avaliar a viabilidade de projetos de exploração mineral. * INTRODUÇÃO O engenheiro de minas pode trabalhar em ambientes fechados (nos escritórios, interpretando dados de um computador), em indústrias (definindo os processos mais adequados ao beneficiamento de cada mineral) ou no campo (pesquisando e/ou lavrando bens minerais). * Objetivo Geral O curso tem por objetivo formar profissionais capacitados para atuarem nas varias áreas do setor da mineração e industrial: pesquisa mineral, prospecção, exploração, explotação e beneficiamento de minérios e no desenvolvimento de tecnologias. Além de formar profissionais capacitados para atuarem no controle ambiental na mineração. * Objetivos Específicos Planejar e supervisionar a extração de minérios; Desenvolver novas tecnologias para prospecção e lavras; Buscar novas tecnologias de beneficiamento e tratamento de minérios; Otimizar e reaproveitar a jazida; Caracterizar e empregar técnicas de avaliação de impactos ambientais em projetos de empreendimentos de mineração; Prever os danos e recuperar áreas degradadas pela extração mineral; * Objetivos Específicos Desenvolver tecnologias para o tratamento e aplicação dos resíduos da mineração; Avaliar os instrumentos jurídicos (legislação ambiental) e econômicos para a gestão da exploração mineral; Valorizar experiências multi e interdisciplinares; Incentivar a pesquisa, visando ao desenvolvimento da ciência e tecnologia no nosso país; Formar profissionais aptos para sua inserção em diferentes setores do mercado de trabalho. * Competências Pesquisa mineral; Lavra de Mina: Céu Aberto Subterrânea Economia Mineral; Beneficiamento de Minério Aberturas de vias subterrâneas. Captação de águas subterrâneas. Meio ambiente em mineração. Serviços afins e correlatos. * Fases pelas quais passa uma mineração FASES DA MINERAÇÃO PROSPECÇÃO: Procura de uma jazida, visando sua descoberta. EXPLORAÇÃO: Estudo do corpo considerado jazida empreendido para conhecimento de suas características: volumes, teores e valores DESENVOLVIMENTO: Execução de acessos e preparação da jazida para a possibilitar o seu aproveitamento industrial. LAVRA: também denominada EXPLOTAÇÃO: Aproveitamento da jazida já provada e suficientemente desenvolvida. * Operação de abertura de poço manual * * Amostragem de Afloramentos * Sondagem * Fases pelas quais passa uma mineração Explotação: - A céu aberto - Subterrânea Tratamento de minério. * Alguns conceitos importantes minério = rocha com valor econômico de 1 ou mais minerais ganga = minerais na rocha (minério) sem valor estéril = rocha sem minéro, por cima ou ao lado do minério (encaixante) rejeito = o que sobra quando se retira do minério o mineral de interesse concentrado = mineral de minério com teor bem mais alto que o teor do minério ROM = run of mine = minério desmontado na boca da mina * Alguns conceitos importantes jazida = depósito ou corpo de minério de valor econômico hoje. mina = jazida em lavra (extração) + instalações. recursos = quantidade de minério que se acredita existir a partir de indícios gerais. reservas = quantidade de minério dos recursos que se estima existir, com base em cálculos estatísticos. * Lavra de Mina Operações unitárias - Perfuração - Detonação - Carregamento - Transporte * Operações unitárias de lavra * * Operações auxiliares Abertura de acessos e do poço (shaft) Construção de pilhas de estéril Construção de barragens de rejeito Construção da usina de tratamento Manutenção: Elétrica/eletrônica Mecânica Informática Escritórios e refeitório Almoxarifado Vila residencial * Lavra a céu aberto * LAVRA A CÉU ABERTO Definição: É a lavra feita em superfície, em cava ou em flanco, de uma massa mineral, aflorante ou recoberta por um capeamento de espessura tal que seja economicamente lavrável ou feita em poços com a sonda sendo operada na superfície. * VANTAGENS DA LAVRA A CÉU ABERTO Geralmente de ordem econômica: grandes equipamentos, grandes produções diárias, baixo custo unitário; Facilidades de observação e supervisão dos serviços; Melhor higiene, iluminação, menores problemas de escoamento de água e ventilação. * DESVANTAGENS DA LAVRA A CÉU ABERTO Imobilização superficial com a lavra e depósitos de rejeitos; Influência climática nos serviços; Há crescente preocupação em se evitar os problemas ambientais causados pela lavra a céu aberto * Classificação do porte das minas à céu aberto Tamanho das minas (t/dia minério + estéril): Pequeno Porte: < 3.000 Médio Porte: 3.000 a 30.000 Grande Porte: > 30.000 * Grau de mecanização das minas Manual Semi-mecanizada Mecanizada → automação * Classificação dos métodos de lavra a céu aberto Métodos mecânicos Métodos hidráulicos * Métodos mecânicos Lavra por bancadas Lavra por tiras Lavra de rochas ornamentais * Métodos hidráulicos Lavra por desmonte hidráulico Lavra por dragagem Lavra por furos de sonda * Lavra a céu aberto Métodos mecânicos * Lavra por bancadas Em encosta Em cava * Elementos de uma bancada Ângulo de talude entre bancos ou ângulo de face Ângulo geral de talude Ângulo da berma Altura dos bancos Largura da berna Sistema de drenagem * Seção típica de uma bancada * Lavra por bancadas em encosta * Lavra por bancadas em encosta * Lavra por bancadas em encosta e cava * Lavra por bancadas em cava * Lavra por bancadas em cava * Lavra por bancadas em cava * Lavra por bancadas em cava * Lavra por bancadas em cava * Lavra por bancadas em cava * Lavra por tiras * Lavra por tiras * Lavra de rochas ornamentais Por bancadas Altas Baixas Em matacões Subterrânea * Corte com fio diamantado CORTE HORIZONTAL * Lavra de rochas ornamentais * Lavra de rochas ornamentais * Máquina de Fio Diamantado * Corte com fio diamantado CORTE HORIZONTAL * Corte com fio diamantado CORTE VERTICAL * Fio diamantado * Corte com fio helicoidal * Chama ou jet flame * Chama ou jet flame * Esquadrejamento por cunhas * Lavra de rochas ornamentais * Esquadrejamento por cunhas * Blocos separados * Lavra de rochas ornamentais * Lavra de rochas ornamentais * Métodos hidráulicos * Lavra por desmonte hidráulico Principal equipamento: monitor Cubagem da jazida: sonda banka * Desmonte hidráulico * Lavra por dragagem Dragas: Mecânicas Hidráulicas Cubagem da jazida: sonda banka * * * Lavra por furos de sonda * Desmonte de rocha Tipos de desmonte: Manual Hidráulico Mecânico Por explosivo * Desmonte manual Aplicação restrita Garimpos de pequeno porte * Desmonte hidráulico Usado para material desagregado ou pouco consolidado Ex: ouro, gemas (diamante), cassiterita, areia, cascalho * Desmonte mecânico Usado para rochas macias Uso de escarificadores, rompedor mecânico e drop ball * * * * Desmonte por explosivos Realizado por: Perfuratrizes a percussão Perfuratrizes rotativas Perfuratrizes roto-percussivas * 1 – erros de marcação e de alinhamento dos furos; 2 – erros direcional e de inclinação; 3 – erros de deflexão; 4 – erros de profundidade do furo e desvio; 5 – obstrução ou furos perdidos. * um erro direcional ocorrido em granito, deflexão causada por flexão gravitacional devido ao diâmetro de perfuração em furos inclinados. c) deflexão com ou sem furo piloto. * * * * * * Carregamento Tendências da mineração atual: Uso de unidades de carregamento e transporte de grande porte Uso de técnicas melhoradas de desmonte de rochas Uso intenso de programas na produção e na manutenção * Cuidados para otimizar o carregamento Dimensionamento correto da caçamba Condições das bancadas, incluindo a altura correta para o equipamento de carregamento Boa fragmentação: possibilidade de trabalhar com ciclos e cargas constantes Praça em boas condições de trabalho * * Equipamentos de carregamento de minério Escavadeiras a cabo shovel Escavadeiras hidráulicas shovel Escavadeiras de rodas ou bucket weel Draglines Carregadeiras sobre rodas ou esteira Retro-escavadeiras hidráulicas Motoscrapers Dragas mecânicas e hidráulicas * Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel * Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel * Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel * Escavadeiras a cabo e hidráulicas shovel * Escavadeiras de rodas ou bucket weel excavator (BWE) * Escavadeiras de rodas ou bucket weel excavator (BWE) * * Draglines * * Carregadeiras sobre rodas (ou sobre esteiras) * Carregadeiras sobre rodas * Carregadeiras sobre rodas * Retro-escavadeiras hidráulicas * Retro-escavadeiras hidráulicas * Retro-escavadeiras hidráulicas * Motoscrapers * Motoscrapers * Transporte Representa cerca de 40% do custo de lavra É fundamental uma boa conservação das estradas e acessos * Transporte Uso de equipamentos adequados à distância a ser percorrida: Distância curta: até 3 km Distância média: entre 3 e 15 km Distância longa: acima de 15 km * Critérios para seleção do equipamento de transporte Anteprojeto de lavra Equipamento de carregamento Alternativas de equipamentos diferentes: Investimentos necessários Custos operacionais Análise econômica das diferentes alternativas: valor atual dos desembolsos que serão feitos durante a vida útil da mina. * Cuidados para otimizar o transporte Estradas Rampas Curvas Poeiras * Estradas Devem ser adequadas ao tamanho dos caminhões e ao volume de tráfego Devem ter de 3 a 3,5 vezes a largura do veículo mais largo que irá transitar Devem ser bem compactadas, sem detritos e com boa drenagem * Rampas Devem ter inclinação tal que minimize o número de mudanças de marchas durante o percurso A inclinação máxima é fornecida pelo fabricante * Curvas Largas e com boa visibilidade Devem ter super-elevação para minimizar os efeitos da transferência de peso. Este movimento causa esforço acentuado na parede lateral do pneu, com possibilidade de saída do veículo pela lateral da estrada A super-elevação das curvas deve combinar com a velocidade prevista para o percurso * Poeiras Condições de poeira intensa na praça e nas estradas afeta a produção, manutenção e segurança da operação Deve ser usado o “caminhão pipa” como ferramenta de apoio das mais importantes no transporte, sem lançar água em excesso * Equipamentos importantes de transporte de minério Caminhões fora-de-estrada Correias transportadoras Teleféricos Trens Minerodutos Navios * Caminhões fora-de-estrada * Caminhões fora-de-estrada * Caminhões fora-de-estrada * Caminhões fora-de-estrada * Caminhões fora-de-estrada * Correias transportadoras * Correias transportadoras * Correias transportadoras * * * * Correias transportadoras * Lavra com carregadeira e CT * Teleféricos * Trens 10 anos de privatização da RFFSA 11 empresas 28.239 km de malha Transporta 25% das cargas do país (em 1996 transportava 19%) Próximos 10 anos: 35% * Transporte de minério de ferro Sistema mina-ferrovia-porto Sistema Norte: Estrada de Ferro Carajás - EFC Sistema Sul: Estrada de Ferro Vitória-Minas - EFVM * Minerodutos Características do mineroduto da Samarco Liga a mina de Germano (Mariana/MG) ao terminal de Ponta do Ubu (Anchieta/ES) Comprimento: 396 km Diâmetro: 50 cm Espessura da tubulação: 8 mm a 21,5 mm Capacidade de transporte: 7 milhões t/ano de pellet feed * Características do mineroduto da Samarco (cont.) 2 estações de bombas: 1 em Mariana e outra em Matipó/MG 2 estações de válvulas Cada estação tem 7 bombas de pistão, com variador de velocidade: 6 trabalham e uma de reserva Vida útil: 20 anos Investimento inicial: US$ 120 milhões Custo operacional: US$ 1,2/t * Percurso do mineroduto – 396 km * Km 0 * Espessadores e barragem de rejeitos * Navios * Navios * Custos de produção Mão-de-obra direta de operação Mão-de-obra direta de manutenção Energia elétrica Explosivos Combustíveis e lubrificantes para máquinas Ferramental de furação Materiais de conservação e de manutenção Materiais de desgaste Combustível para secagem Reagentes e materiais auxiliares * * * * * * * * * * * * * * Mina de Brucutu CVRD São Gonçalo do Rio Abaixo/ Barão de Cocais - MG 25 Mt/ano * * * * * * * * *
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